樁基托梁擋土墻的運(yùn)用研究

吳 震，姚勝成

（貴陽(yáng)市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州貴陽(yáng) 550001）

0 引言

樁基托梁擋土墻是在兩根抗滑樁上加一根托梁，再在托梁上設(shè)擋土墻[1]。在邊坡支擋設(shè)計(jì)中，部分人存在一種誤區(qū)，認(rèn)為只要出現(xiàn)抗滑樁就一定比擋土墻造價(jià)高。因而不惜一再增加擋土墻墻高、加深擋墻基礎(chǔ)、加大擋墻截面尺寸，也不愿意采用樁基托梁擋土墻。其實(shí)樁基托梁擋土墻的最大優(yōu)點(diǎn)是：能解決擋墻基底承載力過(guò)低、或擋土墻基礎(chǔ)埋深過(guò)大、擋土墻基礎(chǔ)襟邊寬度不足等問(wèn)題[1]。它在造價(jià)方面的情況又如何呢？通過(guò)下面幾個(gè)工程實(shí)例，就可以看得比較清楚了。

1 樁基托梁擋土墻的設(shè)計(jì)計(jì)算原理

樁基托梁擋土墻的受力結(jié)構(gòu)就是擋土墻所受的土壓力傳給托梁，再由托梁所受的力傳給抗滑樁。擋土墻所受的土壓力比較簡(jiǎn)單，這里便不再贅述。托梁除受擋墻傳來(lái)的力外，自身也承受一部分土壓力和基底土，它將這些力傳到抗滑樁上。

1.1 傳遞到托梁上每延米的水平推力、豎向力和彎矩

（1）水平推力：Em=Ex1+Ex2。

（2）豎向力：Nm=Ey1+Ey2+Wq+Wt。

（3）托梁頂中點(diǎn)彎矩：

式中：Ex1——上擋墻水平土壓力；

Ex2——下?lián)鯄λ酵翂毫Γ?/p>

Ey1——上墻豎向土壓力；

Ey2——下墻豎向土壓力；

Wq——擋墻自重；

Wt——衡重臺(tái)以上第一破裂面和墻背之間土體的自重；

e——擋土墻合力偏心矩；

B——墻底寬度；

M0——擋土墻傾覆力系對(duì)墻趾的彎矩；

My——擋土墻穩(wěn)定力系對(duì)墻趾的彎矩。

1.2 托梁按支端懸出的簡(jiǎn)支梁計(jì)算

支座彎矩：M0=－qL12/2；

跨中彎矩：MZ=qLL0/4－q（L0/2+L1）2/2；

懸出端最大剪力：Q1=qL1；

范圍內(nèi)最大剪力：Q0=qL/2－qL1；

水平內(nèi)力：q=qx=EX/L。

1.3 抗滑樁計(jì)算

彎矩：M0=（M+EXh）/2；

剪力：q=EX/2。

2 樁基托梁擋土墻在不同地質(zhì)地形條件下的運(yùn)用效果

2.1 在地質(zhì)不良地區(qū)的運(yùn)用

貴陽(yáng)市水東路K8+182～K8+204段，長(zhǎng)22 m，道路以填方通過(guò)，道路中心填方高度8.7 m。該段道路為緊臨古滑坡地段，中山河谷岸坡地貌，植被發(fā)育，地勢(shì)總體北高南低，坡高60～116 m，坡面向南，坡度一般7°～27°，最大達(dá)47°。坡體上覆耕植土（Qpl）和粘土(Qel+dl)夾碎塊石，厚0.5～4.8 m；下伏基巖為奧陶系中上統(tǒng)（O2+3）薄至中厚層狀灰?guī)r，層間夾一層5～10 cm厚的泥化軟弱層，其力學(xué)指標(biāo)為：C=15.0 kPa，Φ＝20°?；?guī)r巖層傾向 167°，傾角32.8°，巖層傾向與斜坡傾向一致，構(gòu)成順向坡。

2.1.1 樁基托梁擋土墻方案

K8+182～K8+204段，長(zhǎng)22 m，線路左側(cè)設(shè)置樁基托梁擋土墻方案。其中，擋土墻采用墻高為10 m的衡重式路肩擋土墻，墻身采用C15片石混凝土澆筑；托梁采用1.4 m×3.0 m×11 m的C30鋼筋混凝土梁，抗滑樁采用身截面尺寸為1.5 m×2.0 m×11.5 m的C30鋼筋混凝土樁，見(jiàn)圖1。

按貴州省2012年市場(chǎng)價(jià)：M7.5漿砌片石擋250元 /m3；C15片石混凝土 450元 /m3；C30鋼筋混凝土托梁1200元/m3。樁基托梁擋土墻方案的估算造價(jià)：51萬(wàn)元。

圖1 貴陽(yáng)市水東路K8+192樁基托梁路肩擋土墻橫斷面圖

2.1.2 樁板墻方案

K8+182～K8+204段，線路左側(cè)設(shè)置樁板墻方案。其中，抗滑樁采用身截面尺寸為2.0 m×2.5m×24 m的C30鋼筋混凝土樁，樁頂設(shè) 1.0 m×1.5 m C30鋼筋混凝土冠梁；擋土板在1～6 m范圍內(nèi)采用1.0 m×6.0 m×0.38 m C30鋼筋混凝土板，在6～10 m范圍內(nèi)1.0 m×6.0 m×0.45 m C30鋼筋混凝土板，斷面設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

圖2 貴陽(yáng)市水東路K8+192樁板墻橫斷面圖

樁板墻方案的估算造價(jià)：69萬(wàn)元。

2.1.3 樁基托梁擋土墻與擋土墻方案比較的評(píng)價(jià)

K8+182～K8+204段設(shè)樁基托梁擋土墻和設(shè)樁板墻兩個(gè)方案進(jìn)行比較的結(jié)果是：

（1）樁基托梁擋土墻比擋土墻節(jié)省造價(jià)18萬(wàn)元（約省26%）；

（2）樁基托梁的樁截面尺寸小，基礎(chǔ)開(kāi)挖量也小；

（3）樁基托梁擋土墻方案可解決基礎(chǔ)以下順層滑動(dòng)問(wèn)題和基礎(chǔ)以上造價(jià)高昂?jiǎn)栴}。

2.2 在基巖埋藏較深地段的運(yùn)用

貴州省玉屏縣茅坪二號(hào)路K0+313～K0+327右側(cè)長(zhǎng)14 m邊坡緊臨舞陽(yáng)河邊，地面橫坡陡峻。原設(shè)計(jì)該段為衡重式路肩擋墻，墻高6 m，擋墻基底設(shè)鋼筋混凝土墊塊。現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖至離路基面標(biāo)高10m左右，發(fā)現(xiàn)基底仍為軟塑～硬塑狀粘土，現(xiàn)場(chǎng)用一根3 m長(zhǎng)的鋼筋進(jìn)行釬探，鋼筋上半段2.5 m范圍進(jìn)尺較快，下半段0.5 m范圍進(jìn)尺較慢，故該土層作為衡重式路肩擋土墻基礎(chǔ)明顯承載力不足。

該處設(shè)樁基托梁擋土墻總造價(jià)為：8萬(wàn)元。在擋土墻基底加墊塊估算造價(jià)為：17萬(wàn)元。樁基托梁擋土墻比單純使用擋土墻加墊塊不僅差價(jià)少9萬(wàn)元（省51%），且基礎(chǔ)開(kāi)挖量省，施工安全易保障。

2.3 在陡坡與河岸地段邊坡中的運(yùn)用效果

（1）在某陡坡地段的運(yùn)用效果

樁基托梁擋土墻方案的估算造價(jià)：134萬(wàn)元。

衡重式路肩C15片石混凝土擋土墻方案的估算造價(jià)：141萬(wàn)元

樁基托梁擋土墻比單純使用擋土墻差價(jià)少7萬(wàn)元（約省5%）。

（2）在某河岸邊坡中的運(yùn)用

樁基托梁擋土墻總造價(jià)為：253萬(wàn)元。

衡重式路肩擋土墻方案的估算造價(jià)：382萬(wàn)元。

樁基托梁擋土墻比單純使用擋土墻加墊塊差價(jià)少128萬(wàn)元（約省33%）。

3 結(jié)語(yǔ)

樁基托梁擋土墻能夠解決擋土墻基礎(chǔ)承載力低、或基礎(chǔ)埋深過(guò)大、基礎(chǔ)襟邊寬度不足等問(wèn)題，因而在陡坡地段、地質(zhì)不良地段、基巖埋藏較深地段、河岸邊坡地段被大量采用。這種結(jié)構(gòu)與常規(guī)的擴(kuò)大基礎(chǔ)擋土墻和樁板墻相比，不僅工程量和挖基量省，造價(jià)較低[1]，而且技術(shù)可靠，適用范圍廣，所以，基樁托梁擋土墻在邊坡支擋中的應(yīng)用越來(lái)越多。

[1]李海光.新型支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程實(shí)例[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2]GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3]JTB D30-2004,公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]TB10001-2005,鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]TB10025-2001,鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]DB22/46-2004,貴州建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范[S].